(57)【要約】【課題】硬化肉盛溶接用材料及び硬化肉盛溶接方法及び硬化肉盛溶接が施された製品及び竪型ミルにおいて、耐摩耗性の向上を図ることで製品の長寿命化を図る。【解決手段】硬化肉盛溶接用材料をタングステン粉末が４０〜６０重量％含有するように構成し、この硬化肉盛溶接用材料のうち、タングステン粉末を除く他の粉末材料を溶融させることで、竪型ミルにおける粉砕テーブル１４の表面または粉砕ローラ１６の外周面に硬化肉盛溶接を施す。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全材料中にタングステン粉末が４０〜６０重量％含有することを特徴とする硬化肉盛溶接用材料。
【請求項２】
請求項１に記載の硬化肉盛溶接用材料において、クロム鋳鉄系マトリックス粉末に前記タングステン粉末が４０〜６０重量％含有することを特徴とする硬化肉盛溶接用材料。
【請求項３】
請求項１に記載の硬化肉盛溶接用材料において、非鉄系マトリックス粉末に前記タングステン粉末が４０〜６０重量％含有することを特徴とする硬化肉盛溶接用材料。
【請求項４】
全材料中に、少なくともタングステンが４０〜６０重量％、炭素が５．０〜５．５重量％、クロムが２０〜２５重量％、シリコンが０．５〜１．０重量％、マンガンが０．５〜１．５重量％、モリブデンが０．５〜１．０重量％、バナジウムが２．５〜３．０重量％含有することを特徴とする硬化肉盛溶接用材料。
【請求項５】
請求項４に記載の硬化肉盛溶接用材料において、ニッケルが０．５〜１．０重量％またはコバルトが１．５〜２．０重量％含有することを特徴とする硬化肉盛溶接用材料。
【請求項６】
タングステン粉末が４０〜６０重量％含有する硬化肉盛溶接用材料のうち、該タングステン粉末を除く他の粉末材料を溶融させることで基地に硬化肉盛溶接を行うことを特徴とする硬化肉盛溶接方法。
【請求項７】
タングステン粉末が４０〜６０重量％含有する硬化肉盛溶接用材料のうち、該タングステン粉末を除く他の粉末材料を溶融させることで基地の所定箇所に硬化肉盛溶接が施されたことを特徴とする硬化肉盛溶接が施された製品。
【請求項８】
粉砕テーブル及び粉砕ローラを有する竪型ミルにおいて、タングステン粉末が４０〜６０重量％含有する硬化肉盛溶接用材料のうち、該タングステン粉末を除く他の粉末材料を溶融させることで前記粉砕テーブルの表面または前記粉砕ローラの外周面に硬化肉盛溶接が施されたことを特徴とする竪型ミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐摩耗性を向上させるために肉盛溶接を実施するための硬化肉盛溶接用材料、この硬化肉盛溶接用材料を用いた硬化肉盛溶接方法、硬化肉盛溶接が施された製品及びこの製品としての竪型ミルに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の装置における特定の部位の耐摩耗性を向上させる目的で、母材の表面に硬化肉盛溶接を行うことが実施されている。例えば、石炭焚きボイラでは、竪型ミルによって原炭を粉砕して微粉炭を生成し、得られた微粉炭を燃料として用いるようにしている。そして、この竪型ミルでは、ハウジングの下部に原炭が供給される粉砕テーブルが駆動回転可能に配設されると共に、この粉砕テーブルの周辺部に３つの粉砕ローラが連れ回り可能で、且つ、粉砕荷重を付与可能に配設されている。
【０００３】
従って、原炭が給炭管から粉砕テーブル上に供給されると、遠心力により全面に分散されて炭層が形成され、この炭層に対して各粉砕ローラが押圧することで原炭が粉砕され、供給空気により乾燥されて分級された後に外部に排出される。
【０００４】
このような竪型ミルでは、長期間の使用により粉砕テーブルの表面部周や粉砕ローラの外周部が磨耗するため、ここに耐摩耗性を向上させるために硬化肉盛溶接が施されている。従来は、母材に対して、クロム（Ｃｒ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）などの粉末からなる溶接材料を用い、サブマージアーク溶接やノーガスアーク溶接などの方法を用いて硬化肉盛溶接を行っていた。このような硬化肉盛溶接を行う技術としては、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１９７８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に記載された技術は、フラックス入りワイヤの化学成分を、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、ボロン（Ｂ）から構成したものである。即ち、高クロム鉄系溶接材料として高硬度化を可能とすると共に、モリブデンとボロンの含有量を適正にすることで、溶着金属組織を鋼のマルテンサイトと硼化物とからなる複合組織とし、硬度を向上させると共に耐割れ性を向上させている。
【０００７】
ところが、この特許文献１に記載された技術では、フラックス入りワイヤの化学成分として、クロムが２．５〜７．５％、タングステンが０．１〜１．５％となっており、肉盛溶接の十分な硬度化が図られていない。つまり、鉄（Ｆｅ）系にクロムを加えたＦｅ−Ｃｒ系合金や鉄系にタングステンを加えたＦｅ−Ｗ系合金は、耐摩耗性を向上させることができ、特に、Ｆｅ−Ｗ系合金は、組織が微細となって引張強さや耐摩耗性が一層向上する。硬化肉盛溶接では、更なる耐摩耗性の向上が望まれている。
【０００８】
本発明は上述した課題を解決するものであり、耐摩耗性の向上を図ることで製品の長寿命化を図った硬化肉盛溶接用材料及び硬化肉盛溶接方法及び硬化肉盛溶接が施された製品及び竪型ミルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための請求項１の発明の硬化肉盛溶接用材料は、全材料中にタングステン粉末が４０〜６０重量％含有することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明の硬化肉盛溶接用材料では、クロム鋳鉄系マトリックス粉末に前記タングステン粉末が４０〜６０重量％含有することを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明の硬化肉盛溶接用材料では、非鉄系マトリックス粉末に前記タングステン粉末が４０〜６０重量％含有することを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明の硬化肉盛溶接用材料は、全材料中に、少なくともタングステンが４０〜６０重量％、炭素が５．０〜５．５重量％、クロムが２０〜２５重量％、シリコンが０．５〜１．０重量％、マンガンが０．５〜１．５重量％、モリブデンが０．５〜１．０重量％、バナジウムが２．５〜３．０重量％含有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５の発明の硬化肉盛溶接用材料は、ニッケルが０．５〜１．０重量％またはコバルトが１．５〜２．０重量％含有することを特徴としている。
【００１４】
請求項６の発明の硬化肉盛溶接方法は、タングステン粉末が４０〜６０重量％含有する硬化肉盛溶接用材料のうち、該タングステン粉末を除く他の粉末材料を溶融させることで基地に硬化肉盛溶接を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７の発明の硬化肉盛溶接が施された製品は、タングステン粉末が４０〜６０重量％含有する硬化肉盛溶接用材料のうち、該タングステン粉末を除く他の粉末材料を溶融させることで基地の所定箇所に硬化肉盛溶接が施されたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項８の発明の竪型ミルは、粉砕テーブル及び粉砕ローラを有する竪型ミルにおいて、タングステン粉末が４０〜６０重量％含有する硬化肉盛溶接用材料のうち、該タングステン粉末を除く他の粉末材料を溶融させることで前記粉砕テーブルの表面または前記粉砕ローラの外周面に硬化肉盛溶接が施されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明の硬化肉盛溶接用材料によれば、全材料中にタングステン粉末を４０〜６０重量％含有させるので、溶接後の溶接肉盛層にタングステンカーバイトが分散されることとなり、硬度を著しく向上させることができ、その結果、耐摩耗性を向上することができる。
【００１８】
請求項２の発明の硬化肉盛溶接用材料によれば、クロム鋳鉄系マトリックス粉末にタングステン粉末を４０〜６０重量％含有させるので、溶接後の溶接肉盛層に十分な硬度及び靭性を確保することができる。
【００１９】
請求項３の発明の硬化肉盛溶接用材料によれば、非鉄系マトリックス粉末にタングステン粉末を４０〜６０重量％含有させるので、溶接後の溶接肉盛層におけるタングステンカーバイトの密着性を十分に確保することができ、組織全体として耐摩耗性を向上することができる。
【００２０】
請求項４の発明の硬化肉盛溶接用材料によれば、全材料中に、少なくともタングステンが４０〜６０重量％、炭素が５．０〜５．５重量％、クロムが２０〜２５重量％、シリコンが０．５〜１．０重量％、マンガンが０．５〜１．５重量％、モリブデンが０．５〜１．０重量％、バナジウムが２．５〜３．０重量％含有させるので、溶接後の溶接肉盛層にタングステンカーバイトが分散されることとなり、硬度及び靭性を著しく向上させることができ、その結果、耐摩耗性を向上することができる。
【００２１】
請求項５の発明の硬化肉盛溶接用材料によれば、ニッケルを０．５〜１．０重量％またはコバルトを１．５〜２．０重量％含有させるので、溶接後の溶接肉盛層におけるタングステンカーバイトの密着性を十分に確保することができ、組織全体として耐摩耗性を向上することができる。
【００２２】
請求項６の発明の硬化肉盛溶接方法によれば、タングステン粉末が４０〜６０重量％含有する硬化肉盛溶接用材料のうち、このタングステン粉末を除く他の粉末材料を溶融させることで、基地に硬化肉盛溶接を行うようにしたので、溶接後の溶接肉盛層にタングステンカーバイトが分散されることとなり、硬度を著しく向上させることができ、その結果、耐摩耗性を向上することができる。
【００２３】
請求項７の発明の硬化肉盛溶接が施された製品によれば、タングステン粉末が４０〜６０重量％含有する硬化肉盛溶接用材料のうち、このタングステン粉末を除く他の粉末材料を溶融させることで、基地の所定箇所に硬化肉盛溶接が施されたので、溶接後の溶接肉盛層にタングステンカーバイトが分散されることとなり、硬度を著しく向上させることができ、その結果、耐摩耗性を向上することで製品の長寿命化を可能とすることができる。
【００２４】
請求項８の発明の竪型ミルによれば、粉砕テーブル及び粉砕ローラを有する竪型ミルにおいて、タングステン粉末が４０〜６０重量％含有する硬化肉盛溶接用材料のうち、このタングステン粉末を除く他の粉末材料を溶融させることで、粉砕テーブルの表面または前記粉砕ローラの外周面に硬化肉盛溶接が施されたので、溶接後の溶接肉盛層にタングステンカーバイトが分散されることとなり、硬度を著しく向上させることができ、粉砕テーブル及び粉砕ローラの耐摩耗性を向上することで、竪型ミルの長寿命化を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る硬化肉盛溶接用材料及び硬化肉盛溶接方法及び硬化肉盛溶接が施された製品及び竪型ミルの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１に係る硬化肉盛溶接が施された製品及び竪型ミルを表す概略構成図、図２は、実施例１の竪型ミルにおける粉砕テーブル及び粉砕ローラにおける硬化肉盛層を表す断面図、図３−１は、実施例１の硬化肉盛溶接用材料中の炭素の最適含有量を表すグラフ、図３−２は、実施例１の硬化肉盛溶接用材料中のクロムの最適含有量を表すグラフ、図３−３は、実施例１の硬化肉盛溶接用材料中のタングステンの最適含有量を表すグラフ、図３−４は、実施例１の硬化肉盛溶接用材料中のバナジウムの最適含有量を表すグラフ、図４は、実施例１の硬化肉盛溶接方法を表す粉体プラズマ溶接法の概略図、図５は、実施例１の硬化肉盛溶接方法を表すノーガスアーク溶接法の概略図、図６−１から図６−３は、実施例１の硬化肉盛溶接方法により形成された硬化肉盛層の磨耗原理を表す概略図である。
【００２７】
実施例１では、全材料中にタングステン粉末が４０〜６０重量％含有された硬化肉盛溶接用材料を用いて、硬化肉盛溶接が施された製品としての竪型ミルの粉砕テーブルの表面及び粉砕ローラの外周面に、所定の方法で硬化肉盛溶接を実施するものである。
【００２８】
まず、この竪型ミルについて説明する。図１に示すように、竪型ミル１１にて、ハウジング１２は円筒形状をなし、上部に図示しない給炭機から原炭が供給される給炭管１３が装着され、下方まで延設されている。また、ハウジング１２の下部には給炭管１３の下端部に対向して粉砕テーブル１４が配設され、駆動装置１５により駆動回転可能となっている。そして、この粉砕テーブル１４の外周上方部に３つの粉砕ローラ１６が回転可能に配設されて粉砕テーブル１４に連れて回転可能であると共に、油圧荷重装置１７により粉砕荷重を付与可能となっている。
【００２９】
また、ハウジング１２の下部には粉砕テーブル１４の外周辺に位置して一次空気が送り込まれる入口ポート１８が形成される一方、ハウジング１２の上部には給炭管１２の外周辺に位置して微粉炭を排出して図示しないバーナに接続される出口ポート１９が形成されている。そして、ハウジング１２の中間部には微粉炭を分級するロータリセパレータ２０が駆動回転可能となっている。更に、粉砕テーブル１４の外周辺には原炭に混在する礫や木片や金属片などの異物（スピレージ）を排出する異物吐出管２１が装着されている。
【００３０】
従って、原炭が給炭管１３からハウジング１２内に供給されると、この原炭は粉砕テーブル１４上の中心部に落下し、遠心力により全面に分散されて一定の炭層が形成され、この炭層に対して各粉砕ローラ１６が回転しながら押圧することで原炭を粉砕する。そして、ハウジング１２内に入口ポート１８から一次空気が送り込まれることで、粉砕された微粉炭は乾燥されつつ上昇する。この上昇した微粉炭はロータリセパレータ２０により分級され、粗粉は再び粉砕テーブル１４上に戻されて再粉砕が行われる一方、細粒粉のみが気流に乗って出口ポート１９から排出される。また、原炭に混在する礫や木片や金属片などのスピレージは粉砕テーブル１４の遠心力により外方に落下し、異物吐出管２１に送り込まれる。
【００３１】
このように構成された竪型ミル１１では、原炭が粉砕テーブル１４上に分散された状態で、その上方から回転する粉砕ローラ１６に押圧されることで粉砕される。そのため、粉砕テーブル１４と粉砕ローラ１６とが互いに接触する部位が早期に磨耗するため、ここに硬化肉盛層を形成する必要がある。即ち、図２に示すように、竪型ミル１１にて、粉砕テーブル１４の上面に所定の厚さで硬化肉盛層１４ａが形成されると共に、粉砕ローラ１６の外周面に所定の厚さで硬化肉盛層１６ａが形成されている。
【００３２】
この竪型ミル１の粉砕テーブル１４及び粉砕ローラ１６に形成された硬化肉盛層１４ａ，１６ａは、所定の耐久年数を確保できるだけの硬度及び靭性が必要であり、硬化肉盛溶接材料として、特有の素材の配合が必要となる。実施例１の硬化肉盛溶接材料は、クロム鋳鉄系マトリックス粉末にタングステン粉末を４０〜６０重量％含有して構成されている。
【００３３】
具体的に説明すると、本実施例の硬化肉盛溶接材料は、全材料中に、少なくともタングステン（Ｗ）、炭素（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）を含有している。炭素（Ｃ）は、鉄（Ｆｅ）主体のマトリックス中に固溶して鋼を炭化物とする主要元素であり、図３−１に示すように、含有率が約５．０％以上で所定の耐摩耗性が確保され、約５．５％を超えると欠けやすくなることから、炭素の適正な含有率は、５．０〜５．５重量％に規定できる。
【００３４】
クロム（Ｃｒ）は、炭化物として高硬度を確保するための主要元素であり、図３−２に示すように、含有率が約２０．０％以上で所定の耐摩耗性が確保され、約２５．０％を超えると靭性が低下して欠けや剥離がすくなることから、クロムの適正な含有率は、２０〜２５重量％に規定できる。また、タングステン（Ｗ）も、炭化物として析出して高硬度を確保するための主要元素であり、図３−３に示すように、含有率が約４０．０％以上で所定の耐摩耗性が確保され、約６０．０％を超えると過大に硬化して靭性が低下することから、タングステンの適正な含有率は、４０〜６０重量％に規定できる。
【００３５】
バナジウム（Ｖ）は、クロムやタングステンの炭化物を均一に分散するための元素であり、図３−４に示すように、含有率が約２．５％以上で所定の耐摩耗性が確保されるが、高価であるために約３．０％を超えると経済性が低下することから、バナジウムの適正な含有率は、２．５〜３．０重量％に規定できる。
【００３６】
なお、実施例１では、溶着金属の脱酸作用のために、シリコン（Ｓｉ）を０．５〜１．０重量％、マンガン（Ｍｎ）を０．５〜１．５重量％含有させている。また、モリブデン（Ｍｏ）は、基地の焼き戻し抵抗を増大させるための元素であり、０．５〜１．０重量％含有させている。
【００３７】
ここで、このように最適配合された硬化肉盛溶接用材料を用いた硬化肉盛溶接方法として、粉体プラズマ溶接及びノーガスアーク溶接について説明する。粉体プラズマ溶接方法において、図４に示すように、マルテンサイト基地３１に対して溶接ノズル３２を所定の間隔に維持した状態で水平移動し、このとき、タングステン電極３３によりパイロットアークを発生させると共にシールドガスＧを供給して溶接アークＡを発生させ、粉末供給ノズル３４から供給された硬化肉盛溶接用材料（粉末）Ｐを溶接アークＡにより溶融することで、マルテンサイト基地３１上に硬化肉盛層Ｌを形成することができる。
【００３８】
また、ノーガスアーク溶接方法において、図５に示すように、表面が磨耗した硬化肉盛層Ｌ1に対して溶接ノズル４１を所定の間隔に維持した状態で水平移動し、このとき、溶接ワイヤ４２によりアークＡを発生させると共にシールドガスＧを供給し、硬化肉盛層Ｌ1の溶融プールに粉末供給ノズル４３から硬化肉盛溶接用材料（粉末）Ｐを供給することで溶融し、硬化肉盛層Ｌ1上に新しい硬化肉盛層Ｌ2を形成して補修することができる。
【００３９】
この場合、溶接温度は１０００℃以下であり、本実施例の硬化肉盛溶接材料中の炭素（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）は溶融するものの、タングステン（Ｗ）は溶融せず、タングステンカーバイト（ＷＣ）として層中に均一に分散することとなり、容易にタングステンを取り込むことができる。なお、製品のマルテンサイト基地の表面に硬化肉盛層を形成する場合には、粉体プラズマ溶接方法を適用し、硬化肉盛層Ｌ1の磨耗した表面に硬化肉盛層を形成する場合には、ノーガスアーク溶接方法を適用することが望ましい。
【００４０】
このような硬化肉盛溶接方法で形成された硬化肉盛層Ｌは、図６−１に示すように、鉄系のマトリックス中にＦｅ−Ｃｒ系やＦｅ−Ｗ系の炭化物が混在する組織となる。そして、図６−２に示すように、硬化肉盛層Ｌの表面に粉砕物としての石炭が移動するとき、炭化物の硬度によりマトリックスの磨耗が抑制され、粉砕物の衝撃により炭化物に割れが生じたり、炭化物が脱落することで、図６−３に示すように、マトリックスの磨耗が進行する。従って、本実施例の硬化肉盛層Ｌは、ある程度の硬さと靭性が必要となり、これにより炭化物の剥離防止が可能であり、基地は、安価な高クロム鋳鉄フェライト系のマテリアル組織という所定の硬度を確保し、炭化物の面積率を約５０ｖｏｌ％（Ｗ炭化物−２０〜３０％、Ｃｒ炭化物−２０〜３０％）の範囲に維持している。即ち、タングステンカーバイトの粉末を添加して肉盛溶接する場合、溶接希釈によるタングステンカーバイト量の低下は避けられないが、未固溶のタングステンカーバイトを硬化肉盛層Ｌに含ませることで、炭化物面積率相当のｖｏｌ％を所定の約５０ｖｏｌ％確保することができ、十分な耐磨耗性を確保できる。これにより硬化肉盛層Ｌの初期磨耗を低減して寿命を延長することができる。
【００４１】
具体的には、Ｃｒ炭化物を主成分とする硬化肉盛層と、ＷＣ炭化物を主成分とする硬化肉盛層の硬さを、ＡＳＴＭ  Ｇ６５規格に準じて製作した回転式加圧磨耗試験機を使用して測定した。この測定結果によると、Ｃｒ炭化物を主成分とする硬化肉盛層の硬度は、９５０Ｈｖであり、ＷＣ炭化物を主成分とする硬化肉盛層の硬さは、１５００Ｈｖであった。
【００４２】
なお、本実施例では、クロム鋳鉄系マトリックス粉末にタングステン粉末を４０〜６０重量％含有して硬化肉盛溶接材料を構成したが、非鉄系マトリックス粉末にタングステン粉末が４０〜６０重量％含有してもよい。この場合、非鉄系マトリックス粉末としては、ステライト系やインコネル系とすることで、タングステンカーバイトとの密着性を向上させることができる。具体的には、ニッケルを０．５〜１．０重量％またはコバルトを１．５〜２．０重量％含有すればよい。
【００４３】
このように実施例１の硬化肉盛溶接用材料にあっては、クロム鋳鉄系マトリックス粉末に、タングステン粉末を４０〜６０重量％含有させている。従って、溶接後の溶接肉盛層にタングステンカーバイトが均一に分散されることとなり、硬度及び靭性を著しく向上させることができ、その結果、溶接肉盛層の耐摩耗性を向上することができる。
【００４４】
そして、非鉄系マトリックス粉末にタングステン粉末を４０〜６０重量％含有させる場合には、溶接後の溶接肉盛層におけるタングステンカーバイトの密着性を十分に確保することができ、組織全体として耐摩耗性を向上することができる。
【００４５】
また、実施例１の硬化肉盛溶接方法にあっては、タングステン粉末が４０〜６０重量％含有する硬化肉盛溶接用材料のうち、このタングステン粉末を除く他の粉末材料を溶融させることで、基地に硬化肉盛溶接を行うようにしている。従って、溶接後の溶接肉盛層にタングステンカーバイトが分散されることとなり、硬度を著しく向上させることができ、その結果、耐摩耗性を向上することができる。
【００４６】
更に、実施例１の硬化肉盛溶接が施された製品としての竪型ミルにあっては、タングステン粉末が４０〜６０重量％含有する硬化肉盛溶接用材料のうち、このタングステン粉末を除く他の粉末材料を溶融させることで、粉砕テーブル１４の表面または粉砕ローラ１６の外周面に硬化肉盛溶接を施している。従って、溶接後の溶接肉盛層にタングステンカーバイトが分散されることとなり、硬度を著しく向上させることができ、粉砕テーブル及び粉砕ローラの耐摩耗性を向上することで、竪型ミルの長寿命化を可能とすることができる。
【実施例２】
【００４７】
図７は、本発明の実施例２に係る硬化肉盛溶接方法を説明するための概略図、図８は、土手部のピッチの最適範囲を表すグラフである。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４８】
実施例２の硬化肉盛溶接方法において、図７に示すように、ローラ５１の外周面にはこのローラ５１の外径よりも若干大きいリング状をなす土手部５２が軸心方向に所定の等間隔で形成されている。そして、ローラ５１の外周面には、各土手部５２を連結するように複数層の硬化肉盛層Ｌが形成されている。
【００４９】
この場合、ローラ５１の外周面における各土手部５２の間隔は、５０〜８０ｍｍの範囲が適正である。図８に示すグラフは、土手部５２のピッチを変更して硬化肉盛層Ｌを形成したローラ５１に対して、５ｋｇハンマリング耐久試験を実施した試験結果である。このグラフからわかるように、土手部５２のピッチが約８０ｍｍ以下の領域で、所定の基準回数以上ハンマリング試験を実施しても硬化肉盛層Ｌに剥離が検出されなかった。但し、土手部５２のピッチが約５０ｍｍ以下では、間隔が狭すぎて経済的に見て実用的ではない。そのため、土手部５２のピッチは、約５０〜８０ｍｍが適正ピッチであると規定している。
【００５０】
このように実施例２の硬化肉盛溶接方法にあっては、ローラ５１の外周面に複数の土手部５２を所定の等間隔で形成し、各土手部５２を連結するように複数層の硬化肉盛層Ｌを形成している。従って、硬化肉盛層Ｌの硬度及び靭性を向上することで、剥離を抑制することができる。
【実施例３】
【００５１】
図９は、本発明の実施例３に係る硬化肉盛溶接方法を説明するための概略図、図１０は、硬化肉盛溶接が施されたローラの断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５２】
実施例３の硬化肉盛溶接方法において、図９に示すように、ローラ６１が支持軸６２により回転自在に支持されており、このローラ６１の径方向の両側には押付ローラ６３，６４が回転自在に支持されると共に、押付シリンダ６５，６６によりローラ６１の外周面に対して押圧可能となっている。そして、ローラ６１と各押付ローラ６３，６４との間に硬化肉盛溶接材料を供給可能なホッパ６７，６８が設けられている。
【００５３】
従って、各押付ローラ６３，６４を停止して押付シリンダ６５，６６によりローラ６１の外周面に押圧し、且つ、ローラ６１を所定の速度で回転した状態で、ホッパ６７，６８からローラ６１と各押付ローラ６３，６４との間に硬化肉盛溶接材料を供給すると、硬化肉盛溶接材料はローラ６１と各押付ローラ６３，６４との間で発生する摩擦熱により溶融し、図１０に示すように、ローラ６１の外周面に硬化肉盛溶接層Ｌを形成することができる。
【００５４】
なお、ローラ６１を微速回転し、回転している各押付ローラ６３，６４を押付シリンダ６５，６６によりこのローラ６１の外周面に押圧した状態で、ホッパ６７，６８からローラ６１と各押付ローラ６３，６４との間に硬化肉盛溶接材料を供給してもよく、この場合であっても、ローラ６１の外周面に硬化肉盛溶接層Ｌを形成することができる。
【００５５】
このように実施例３の硬化肉盛溶接方法にあっては、摩擦肉盛溶接方法によってローラ６１の外周面に硬化肉盛層Ｌを形成している。従って、化肉盛溶接材料中のタングステン粉末を溶融せずに他の粉末材料を溶融させて硬化肉盛溶接を行うこととなり、溶接温度を低温度に抑制することができ、冷却時の割れを防止して溶接品質を向上することができると共に、溶接作業コストを低減することができる。
【実施例４】
【００５６】
図１１は、本発明の実施例４に係る硬化肉盛溶接方法により硬化肉盛溶接が施されたローラの断面図、図１２は、硬化肉盛溶接が施されたローラの断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５７】
実施例４の硬化肉盛溶接方法は、図１１及び図１２に示すように、ローラ７１の外周面に適合するように湾曲した４つの耐磨耗プレート７２を製作し、この耐磨耗プレート７２の外周面に、例えば、粉体プラズマ溶接により硬化肉盛層Ｌを形成し、この硬化肉盛層Ｌが形成された耐磨耗プレート７２をローラ７１の外周面に溶接７３により固定するものである。
【００５８】
このように実施例４の硬化肉盛溶接方法にあっては、耐磨耗プレート７２の外周面に硬化肉盛層Ｌを形成し、この硬化肉盛層Ｌが形成された耐磨耗プレート７２をローラ７１の外周面に溶接７３により固定することで、ローラ７１の外周面に硬化肉盛層Ｌを設けている。従って、各種の硬化肉盛溶接方法により厚い硬化肉盛層を形成する必要はなく、耐磨耗プレート７２で代用することができ、溶接コストを低減することができる。
【実施例５】
【００５９】
図１３−１及び図１３−２は、本発明の実施例５に係る硬化肉盛溶接方法を表す概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６０】
実施例５の硬化肉盛溶接方法において、図１３−１に示すように、ローラ８１の外周面に適合する硬化肉盛溶接材料Ｐが充填されたカプセル８２を製作し、この状態で、図１３−２に示すように、低圧で焼結処理を行うことで、ローラ８１の外周面に硬化肉盛層Ｌを形成するものである。
【００６１】
このように実施例５の硬化肉盛溶接方法にあっては、ローラ８１の外周面に硬化肉盛溶接材料Ｐが充填されたカプセル８２を装着し、この状態で低圧で焼結処理を行うことで、ローラ８１の外周面に硬化肉盛層Ｌを設けている。従って、簡単に所望形状の硬化肉盛層Ｌを設けることができ、溶接品質を向上することができると共に、溶接コストを低減することができ、また、硬化肉盛層Ｌの再生補修にも適用することができる。
【実施例６】
【００６２】
図１４は、本発明の実施例６に係る硬化肉盛溶接方法を表す概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６３】
実施例６の硬化肉盛溶接方法において、図１４に示すように、ローラ９１の外周面に適合する硬化肉盛溶接材料Ｐをバインダー９２により固定し、この状態で、ローラ９１の外周辺にコイル９３を巻きつけてトランス９４及び高周波電源９５を接続し、ローラ９１及び硬化肉盛溶接材料Ｐを高周波焼結処理を行うことで、ローラ９１の外周面に硬化肉盛層を形成するものである。
【００６４】
このように実施例６の硬化肉盛溶接方法にあっては、ローラ９１の外周面に硬化肉盛溶接材料Ｐをバインダー９２により固定し、この状態で高周波焼結処理を行うことで、ローラ９１の外周面に硬化肉盛層を設けている。従って、簡単に所望形状の硬化肉盛層を設けることができ、溶接品質を向上することができると共に、溶接コストを低減することができ、また、硬化肉盛層の再生補修にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る硬化肉盛溶接用材料は、硬化肉盛溶接材料にタングステン粉末を４０〜６０重量％含有させて耐摩耗性を向上させるようにしたものであり、いずれの硬化肉盛溶接用材料、溶接方法並びに各種製品に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施例１に係る硬化肉盛溶接が施された製品及び竪型ミルを表す概略構成図である。
【図２】実施例１の竪型ミルにおける粉砕テーブル及び粉砕ローラにおける硬化肉盛層を表す断面図である。
【図３−１】実施例１の硬化肉盛溶接用材料中の炭素の最適含有量を表すグラフである。
【図３−２】実施例１の硬化肉盛溶接用材料中のクロムの最適含有量を表すグラフである。
【図３−３】実施例１の硬化肉盛溶接用材料中のタングステンの最適含有量を表すグラフである。
【図３−４】実施例１の硬化肉盛溶接用材料中のバナジウムの最適含有量を表すグラフである。
【図４】実施例１の硬化肉盛溶接方法を表す粉体プラズマ溶接法の概略図である。
【図５】実施例１の硬化肉盛溶接方法を表すノーガスアーク溶接法の概略図である。
【図６−１】実施例１の硬化肉盛溶接方法により形成された硬化肉盛層の磨耗原理を表す概略図である。
【図６−２】実施例１の硬化肉盛溶接方法により形成された硬化肉盛層の磨耗原理を表す概略図である。
【図６−３】実施例１の硬化肉盛溶接方法により形成された硬化肉盛層の磨耗原理を表す概略図である。
【図７】本発明の実施例２に係る硬化肉盛溶接方法を説明するための概略図である。
【図８】土手部のピッチの最適範囲を表すグラフである。
【図９】本発明の実施例３に係る硬化肉盛溶接方法を説明するための概略図である。
【図１０】硬化肉盛溶接が施されたローラの断面図である。
【図１１】本発明の実施例４に係る硬化肉盛溶接方法により硬化肉盛溶接が施されたローラの断面図である。
【図１２】硬化肉盛溶接が施されたローラの断面図である。
【図１３−１】本発明の実施例５に係る硬化肉盛溶接方法を表す概略図である。
【図１３−２】本発明の実施例５に係る硬化肉盛溶接方法を表す概略図である。
【図１４】本発明の実施例６に係る硬化肉盛溶接方法を表す概略図である。
【符号の説明】
【００６７】
１１  竪型ミル（硬化肉盛溶接が施された製品）
１４  粉砕テーブル
１６  粉砕ローラ
１４ａ，１６ａ，Ｌ  硬化肉盛層
Ｐ  硬化肉盛溶接用材料（粉末）
５１，６１，７１，８１，９１  ローラ
５２  土手部
６３，６４  押付ローラ
７２  耐磨耗プレート
【図１】
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【図２】
2006218528.tif 000004
【図３−１】
2006218528.tif 000005
【図３−２】
2006218528.tif 000006
【図３−３】
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【図３−４】
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【図４】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図６−３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３−１】
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【図１３−２】
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【図１４】
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